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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Estimativa da geração de uma unidade fotovoltaica baseada na modelagem de uma célula utilizando valores da folha de dados
metadata.dc.creator: Lira, Rodolfo França
metadata.dc.contributor.advisor1: Oliveira, Kleber Carneiro de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ferreira, João Marcelo Dias
metadata.dc.description.resumo: A utilização de fontes energéticas renováveis está no foco das discussões contemporâneas, dado o caráter finito e os impactos que as fontes tradicionais não renováveis causam ao meio ambiente. Dentre as principais fontes energéticas renováveis, a energia solar é uma das que mais se destaca, principalmente no Brasil, que possui um enorme potencial. Apesar de o seu custo ter caído consideravelmente nos últimos anos, este ainda é considerado elevado, sendo assim, é imprescindível que o dimensionamento do sistema seja realizado corretamente, pois descuidos nessa etapa influenciam a viabilidade financeira do investimento. Sendo assim, surgiu a necessidade de testar uma das técnicas de dimensionamento de sistemas mais utilizadas, o método da insolação. Isso foi possível desenvolvendo uma rotina computacional para estimar a energia gerada pelo sistema considerando dados de irradiância e temperatura reais coletados experimentalmente na cidade de João Pessoa/PB. A rotina é baseada na modelagem de células fotovoltaicas na forma de circuitos elétricos que utilizam dados experimentais disponibilizados nas folhas de dados dos fabricantes. Foram apresentadas quatro metodologias que apresentam métodos de solução do equacionamento proposto, cada um dos métodos baseou desenvolvimento de algoritmos que caracterizaram os módulos na forma das curvas de corrente e tensão. As estimativas foram então comparadas as curvas experimentais fornecidas pelos fabricantes e analisadas através do erro absoluto e erro relativo calculados ponto-a-ponto, além do erro médio quadrático. Baseado na relação entre precisão e complexidade, uma das metodologias foi escolhida para dar continuidade ao desenvolvimento do estudo, que consistiu em estimar a energia gerada pelo sistema sob condições reais. A metodologia escolhida foi aperfeiçoada ao variar o fator de idealidade, ocasionando melhora da precisão, e maior simplicidade ao submetê-la a diferentes módulos. A metodologia melhorada foi utilizada para simular o comportamento de um sistema fotovoltaico montado experimentalmente contendo 14 módulos, e submetida a valores de temperatura e irradiância aferidos experimentalmente por uma estação de medições meteorológicas montadas na mesma localidade do sistema fotovoltaico de teste. A simulação considerou apenas os módulos fotovoltaicos, e teve como resposta, aos diferentes valores de entrada, curvas de corrente e potência na saída do sistema, que puderam ser convertidas em energia gerada estimadas no período dos 31 dias do mês agosto de 2016, com registros médios registrados a cada 10 minutos. Os resultados obtidos, na forma de energia gerada, pela simulação baseada na metodologia melhorada foram comparados com as estimativas de energia obtidas da simulação baseada na metodologia de menor precisão e com a estimativa obtida através da utilização do método da insolação. Esses resultados poderão ainda ser confrontados ou validados com o quantitativo real de energia gerada pelo sistema montado experimentalmente. A análise proposta por este estudo serve para entender de que forma alterações na modelagem, parametrização e caracterização de uma célula fotovoltaica podem influenciar efetivamente nos resultados estimados para a quantidade de energia gerada pelo sistema, assim como verificar a eficácia de métodos tradicionais, como o método da insolação, em gerar estimativas confiáveis que venham a proporcionar o dimensionamento correto do sistema.
Abstract: The use of renewable energy sources is the focus of contemporary discussions, given the finite character and impacts that not renewable traditional sources cause to the environment. Among the main renewable energy sources, solar energy is one of the most outstanding, especially in Brazil, which has enormous potential. Although its cost has fallen considerably last years, it is still considered high, therefore, it is indispensable that the system sizing be performed correctly, because carelessness at this stage influences the financial viability of the investment. Therefore, the need to test one of the most widely used system sizing techniques, the solar insolation. This was possible by developing a computational routine to estimate the energy generated by the system considering data of irradiance and temperature real collected experimentally in the city of João Pessoa / PB. The routine is based on the modeling of photovoltaic cells in the form of electrical circuits that use experimental data made available in the manufacturers’ data sheets. We present four methodologies that present methods for solving the proposed equation, each of the methods based on the development of algorithms that characterized the modules in the form of current and voltage curves. The estimates were then compared to the experimental curves provided by the manufacturers and analyzed by absolute error and relative error calculated point to point, in addition to the mean square error. Based on the relationship between precision and complexity, one of the methodologies was chosen to continue the development of the study, which consisted in estimating the energy generated by the system under real conditions. The chosen methodology was improved by varying the ideality factor, resulting in improved precision, and simplicity by subjecting it to different modules. The improved methodology was used to simulate the behavior of an experimentally mounted photovoltaic system containing 14 modules, and subjected to temperature and irradiance values measured experimentally by a meteorological measurement station assembled in the same locality of the test photovoltaic system. The simulation considered only the photovoltaic modules, and had as answer, at the different input values, current and power curves at the output of the system, which could be converted into energy generated, estimated in the period of the 31st day of August 2016, with registers registered every 10 minutes. The results obtained, in the form of energy generated, by the simulation based on the improved methodology were compared with the energy estimates obtained from the simulation based on the methodology of less precision and with the estimation obtained through the use of the insolation method. These results can also be compared or validated with the actual amount of energy generated by the experimentally mounted system. The analysis proposed by this study serves to understand how changes in the modeling, parameterization and characterization of a photovoltaic cell can effectively influence the estimated results for the amount of energy generated by the system, as well as verify the effectiveness of traditional methods such as the method To generate reliable estimates that will provide the correct sizing of the system.
Keywords: Modelagem
Parametrização
Circuito elétrico
Geração fotovoltaica
Simulação
Célula fotovoltaica
Modeling
Parameterization
Electric circuit
Photovoltaic power generation
Simulation
Solar cell
Energias renováveis
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Engenharias Renováveis
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/12764
Issue Date: 28-Aug-2017
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